基本电路及其在FPGA中实现.ppt

基本电路及其在FPGA中实现,北京理工大学信息与电子学院,一、FPGA介绍 二、基本电路实现,FPGA设计流程,设计输入,两种设计输入方法：硬件描述语言（HDL）或原理图 不管采用何种设计方法，都需要一个工具来生成EDIF网表以便对Xilinx的FPGA编程 适合的综合工具有：Synplify、Leonardo Spectrum、XST 对设计进行仿真使你的设计按照预计方案。,设计实现,设计实现,不仅仅是指“布局布线” 实现包括很多步骤： 转换：将多个设计文件合并为一个网表。 映射：将网表的逻辑符号（门）组装到物理元件（CLB和IOB）中。 布局布线：将元件放置至器件中，并将它们连接起来，同时提取出时序数据 并生成各种报告。 每个步骤都会生成一些文件，使得可以Xilinx工作（例如Floorplanner、FPGA Editor、Xpower等。,下载,ISE,ISE将运行所有必要的步骤实现设计 综合HDL或原理图代码 转换 映射 布局布线,实现,每个实现步骤可以被展开看到可用的子工具和子过程 转换：生成转换后的仿真模型 映射 1.平面布局（Floorplan) 2.用FPGA编辑器进行手动布线 布局布线 1.静态时序 2.平面布局器(Floorplannner),查看布局好的设计 3.FPGA编辑器(FPGA Editor),查看布线好的设计 4.功耗分析器,二、基本电路实现,1、反相器 VHDL语言： process(clk) begin if rst =0 then b = 0; elsif clkevent and clk=1 then b = not a; end if; end process;,Modelsim仿真 使用资源情况： Cell Usage : # BELS : 2 # INV : 2 # FlipFlops/Latches : 1 # FDC : 1 # Clock Buffers : 1 # BUFGP : 1 # IO Buffers : 3 # IBUF : 2 # OBUF : 1,寄存器传输级(RTL) 布局,布线,2、编码器 实现十进制/8421编码，当输入端对应为高电平时，输出端输出8421码。 VHDL：,Modelsim 仿真,实现(RTL寄存器级),LUT查找表,布局布线,3、译码器 输入端输入8421码，输出端对应端输出高电平，如输入010时，输出端口2，对应输出高电平。 VHDL,Modelsim仿真 使用资源情况：,实现(RTL寄存器级),布局布线,4、加法器 加法器实现c=a+b的功能，当输入端输入二进制数时，进行加法实现。 VHDL,Modelsim仿真 使用资源情况,实现(RTL寄存器级),布局布线,5、数值比较器 比较两数的大小，输出端对应端输出高电平，若ab，则大于端应为高电平。 VHDL：,Modelsim仿真结果： 使用资源情况：,实现 (RTL寄存器级),布局布线：,6、计数器 在复位信号有效时，每当时钟上升沿来临时，计数1次，计数范围0-15. VHDL,Modelsim仿真结果 使用资源情况：,实现(RTL寄存器级),布局布线,7、多路分配器 通过设置a口，选择对应的输出端口输出数据 VHDL,Modelsim仿真 使用资源情况：,实现(RTL寄存器级),布局布线,8、多路选择器 VHDL,Modelsim仿真 使用资源情况,实现(RTL寄存器级),布局布线,9、移位寄存器 实验中，产生m序列的移位寄存器，选择3位的m序列发生器，其状态应是001 010 101 011 111 110 100 001，其中状态000时，跳入001状态。 VHDL,Modelsim仿真 使用资源情况：,实现(RTL寄存器级) 布局布线报告：,布局布线,1